JP4198636B2 - ガラスライニング管の継手構造及びガスケット - Google Patents

Description

本発明は、クランプバンドを用いて締結してなるガラスライニング管の継手構造及びガスケットに関する。

ガラスライニング管は、金属管本体の管端部に接合用としてのフランジを設け、またフランジの接合面に設けた段部にガラスリングを嵌合し、さらに金属管本体及びガラスリングの全内面にガラス管を融着することによって構成されている。（例えば、特許文献１参照。）
そして、このように構成されたガラスライニング管同士を接合するための継手構造は、例えば、次のようなものとなっている。以下、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は断面図であり、図１２は側面図である。

すなわち、２本のガラスライニング管１０１，１０１により両管の内部に液状材料等の流体を流通させる内部流路を形成する際の継手構造は、図１１及び図１２に示すように形成される。ガラスライニング管１０１は、管端部分のフランジ部１０２が、円環状金属フランジ１０３を金属管本体１０４の管端部に溶接し、金属フランジ１０３の接合端面となる内側面の内周部分の段部１０５にガラスリング１０６を嵌め込むことによって形成されており、またフランジ部１０２が設けられた管本体１０４の全内面にガラス管を融着してガラスライニング層１０７を形成し、さらにフランジ部１０２の内側面を平坦加工することにより構成されている。そして、２本のガラスライニング管１０１，１０１を気密に接合する場合には、円環状の平板ガスケット１０８を間に設けて両管１０１，１０１のフランジ部１０２，１０２の内側面を対向させ、例えば固定用ボルト１０９、ナット１１０を４本用い、また高圧用にはさらに多数のボルト１０９、ナット１１０を用いて両方の金属フランジ１０３，１０３同士を固定することにより接合がなされる。

このように、ボルト１０９、ナット１１０を用いたフランジ式継手によって２本のガラスライニング管１０１，１０１を気密に接合したものは、管同士は芯出しも確実に行われ、強い締結力で接合され封止性が優れており、またガラスライニング管１０１が耐蝕性、耐薬品性に優れていることから、多くの化学工業、薬品工業などのプラント配管に用いられている。こうしたなか、医薬品、食品の製造プラント等に用いられているものでは、品質維持、衛生管理の観点から、例えば１回／週の頻度で定期的に配管内を洗浄することが求められている。配管内の洗浄には洗浄液を流して洗浄する方法もあるが、配管の接合部や装置内部の洗浄を行うためには配管を外すなど解体、組み立てが必要であり、頻繁に洗浄を行なう場合においては、配管の脱着が容易に行なわれなければならない。しかし、ボルト１０９、ナット１１０によって締結する継手構造では、一箇所で４〜十数本のボルトがあるため、解体作業、組立作業が煩雑で非常に手間がかかり、プラント停止時間が長くなり、生産効率が低下する問題がある。

一方、ガスケットを間に設けて金属管同士のフランジを締結する継手構造としては、クランプバンドとフランジ部に形成されたテーパー部分との組み合わせにより締結するものがある。（例えば、特許文献２参照。）しかし、クランプバンドによるものは、脱着が容易であり、解体作業、組立作業に手間がかからないものの、同一径の同様の金属管をボルト、ナットで締結したものに比べ、締結力が１／４以下と非常に弱く、特にクランプバンドによりフランジの最外周部分に力をかけて締め合わせるために、内周部分における密着性が不十分となり、液状材料等の流体を流通させるガラスライニング管同士の継手構造に、そのまま適用することができなかった。

このため、耐蝕性、耐熱性、耐圧性(高圧、高真空)に優れたガラスライニング管での、脱着が容易で解体や組み立てに手間がかからず、また接合した際にも、接合部の内周部分でも十分な封止性、密着性を得ることができるようにした継手構造と、それに用いるガスケットの実現が強く望まれている。
実公昭３０−９６５２号公報（第１頁、図面） 特開２０００−２５７７１８公報（第５頁、図４）

上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、着脱が容易で解体や組み立てに手間がかからず、また接合した際に、内周部分でも十分な封止性、密着性を得ることができるガラスライニング管の継手構造及びガスケットを提供することにある。

本発明のガラスライニング管の継手構造及びガスケットは、ガラスライニング管の継手構造が、全内面にガラスを融着してなるガラスライニング管の管端部分に設けたフランジ部に、ガスケットを間に設けて接合部材を突き合わせ、前記フランジ部と前記接合部材をクランプバンドで締結したガラスライニング管の継手構造であって、前記フランジ部が、外側面にテーパー面を有して前記ガラスライニング管の管本体端部に溶着された円環状金属フランジと、この金属フランジの内側面の内周段部に同軸に嵌合されたガラスリングと、前記金属フランジの内側面の外周部分に同心円状に刻設された円環状凹溝と、前記金属フランジとガラスリングの内側面を同時に平面研磨して形成された突合せ面とを有すると共に、前記ガスケットが、前記金属フランジと略同径の外径であると共に、前記凹溝に係合するように突設された環状凸条と、前記ガラスリングの突合せ面に当接するよう前記凸条に対し同心円状に突設された環状凸部とを有していることを特徴とするものであり、
さらに、前記接合部材が、前記ガラスライニング管と同様に形成された第２のガラスライニング管であることを特徴とするものであり、
さらに、前記接合部材が、前記ガラスライニング管の管端を閉塞する閉止フランジであることを特徴とするものであり、
さらに、前記フランジ部の前記ガラスリングは、突合せ面が前記金属フランジの突合せ面よりも、突き合わせ方向に対し微小寸法だけ凹入していると共に、前記ガスケットの前記凸部の高さが、前記金属フランジに対し前記ガラスリングが凹入している凹入寸法の２倍以上の高さ寸法となっていることを特徴とするものであり、
さらに、前記凹溝の断面形状が、弧状であることを特徴とするものであり、
さらに、前記ガスケットは、接液部分がＰＴＦＥ、またはＰＦＡで形成されていることを特徴とするものであり、
さらに、前記ガスケットに突設された前記凸部が、同心円状に形成された複数の環状小凸条からなり、かつ前記小凸条は小径のものほど高さ寸法が大であることを特徴とするものである。

また、ガスケットが、平坦端面間に挟持されて封止を行う円形平板状のガスケットであって、前記ガスケットの前記平坦端面に当接する面に、該ガスケットの外縁に対し同心円状に複数条の環状小凸条が互いに離間して突設されていると共に、前記環状小凸条が小径のものほど高さ寸法が大となっていることを特徴とするものであり、
さらに、前記平坦端面に刻設された位置決め用の環状凹溝に係合する環状凸条が、前記平坦端面に当接する面の前記環状小凸条より外周側部分に、同心円状に設けられていることを特徴とするものである。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、耐蝕性、耐熱性、耐圧性に優れたガラスライニング管での接合に脱着が容易なクランプバンドを用いても、接合部分内周部での十分な封止性、密着性を得ることができ、液状材料等の流体漏洩のない接続が可能となり、また洗浄等のために頻繁に解体や組み立てが行なわれる用途においても生産効率を低下させてしまうこともなく使用することができる等の効果を奏する。

以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

先ず第１の実施形態を図１乃至図６により説明する。図１は断面図であり、図２は側面図であり、図３はガスケットの部分断面図であり、図４はガスケットの変形形態を示す部分断面図であり、図５は本実施形態に係る漏れ試験結果を示す図であり、図６は比較参考形態に係る漏れ試験結果を示す図である。

図１乃至図３において、１はガラスライニング管で、その片端側の管端部分にフランジ部２が設けられている。管端部分のフランジ部２は、炭素鋼等の金属で形成された金属管本体３の管端部に、同様の炭素鋼等の金属材料でなる円環状金属フランジ４が溶接によって一体となるように固着されている。なお、４ｗは溶接部である。

また金属フランジ４は、接合端面となる内側面の内周部分に、断面形状が略三角形状の段部５が全周にわたって形成されており、その段部５には、同じく断面形状が略三角形状のソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス等のガラスで形成されたガラスリング６が管本体３に同軸に嵌め込まれている。なお、略三角形状断面の段部５とガラスリング６とは、三角形状の斜辺部分を段部５では凸曲面となし、ガラスリング６では凹曲面となすものとなっており、これにより、金属フランジ４からの圧縮応力を緩和しガラスリング６の内側面露出幅を曲面でないものに比して約３０％〜４０％拡大したものとしている。さらに金属フランジ４には、その段部５より外方の内側面の外周部分に、金属面を削設することによって断面形状が弧状、例えば円弧状の所定深さを有する位置決め用の円環状の凹溝７が、金属フランジ４の外縁に沿い管本体３と同中心となるように形成されている。またさらに金属フランジ４には、外側面の外周部分の全周にわたり、例えば約３０度の所定角度を有して他端方向に向け縮径する管本体３と同中心の直円錐台の円錐面状をなすテーパー面８が形成されている。

そして、上記のように金属フランジ４とガラスリング６が設けられた管本体３の管内には、両端を封止したソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス等のガラスで形成されたガラス管が挿入され、焼成炉で６００℃〜７００℃に加熱されると共にガラス管内に圧力が加えられ、膨張して管本体３の内面とガラスリング６の内周面の全面にガラス管が融着される。続いて、ガラスリング６の端面からはみ出たガラス管が切除されることによって、ガラスライニング層９が管本体３とガラスリング６の全内面に形成され、管本体３、金属フランジ４、ガラスリング６、ガラスライニング層９が一体化したものとなる。さらにガラスライニング層９が形成された後、フランジ部２の内側面が、砂磨回転研磨板等の平面研磨機を用い、突合せ接合時の密着性を高めるために平坦加工され、平坦な突合せ面が形成される。この時、金属フランジ４とガラスリング６の内側面は硬度差による研磨量の違いから、ガラスリング６の突合せ面が金属フランジ４の突合せ面よりも０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍ凹入した状態になる。

また、１０は所定厚さ（例えば２ｍｍ〜４ｍｍ）の金属フランジ４と略同径の外径（例えば直径１０６ｍｍ）を有し、ガラスリング６の内径と略同径の内径（例えば直径５３ｍｍ）を有する円環状のガスケットで、所定の材質、例えば芯材１１としてシリコンゴム、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）などを用い、管内を流通する流体に接する可能性のある接液部のガラスリング６と略同径（例えば直径８５ｍｍ）の内周部分を覆う被覆材(ジャケット)１２としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はＰＦＡ（弗化エチレン）を用いて形成されている。すなわち、ガラスリング６の突合せ面と略同幅（例えば１６ｍｍ）の封止有効幅が得られるように、被覆材１２が設けられている。

ガスケット１０については、異なる材質あるいは硬さの芯材１１と被覆材１２とでなるジャケット構造に限るものでなく、単一の材質によって構成してもよい。また、ガスケット１０の硬さについては、硬すぎても柔らかすぎても流体漏洩を生じる。すなわち、ＪＩＳ Ｋ ６２５３−１９９７「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に定められたデュロメータ硬さで、A６５未満では締結圧または配管内圧力によるガスケットの変形等が生じやすく、Ａ９０を超えると突合せ面との密着性が弱くなり、使用圧力によっては、いずれも漏洩が起きる可能性が高くなるので好ましくなく、デュロメータ硬さでA７０〜A８５であることが好ましい。なお、ガスケット１０の硬さは、単一の材質からなるものは、その材質の硬さであり、芯材１１と被覆材１２とからなるジャケット構造のものは、芯材１１の硬さである。

そして、ガスケット１０の両面には、外周部分の凹溝７に対応する芯材１１表面の位置に、凹溝７に係合可能な断面形状が弧状、例えば半円形状の所定高さ（例えば１．６ｍｍ）を有する位置決め用の環状凸条１３が突設されている。さらに内周部分の被覆材１２表面のガラスリング６の内側面に当接可能な位置には、凸条１３と同心円状の少なくとも１条の断面形状が弧状、例えば半円形状の小凸条でなる環状凸部１４が設けられており、環状凸部１４に小凸条が複数条設けられている場合には、内周側に突設されたものほど、その高さが高いものとなっている。

また、環状凸部１４の第１の小凸条１４ａと第２の小凸条１４ｂとは、第１の小凸条１４ａよりも内周側の離間した位置に第２の小凸条１４ｂが突設されおり、外周側の第１の小凸条１４ａの高さ（例えば０．２ｍｍ）よりも、内周側の第２の小凸条１４ｂの高さ（例えば０．３ｍｍ）が高いものとなっている。そして、それぞれの高さは、金属フランジ４の内側面に対してガラスリング６の内側面が凹入している凹入寸法（０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍ）の２倍以上、好ましくは３倍以上で、最大でも１５倍程度の範囲となっている。なお、小凸条の高さが凹入寸法の１５倍を超えると、例えば２本のガラスライニング管１，１を後述するクランプバンド１５を用い、フランジ部２，２間にガスケット１０を挟持して接合する場合に、クランプバンド１５による締結が困難となり、部分的な変形により全周にわたる均一な面圧を得られなくなる虞がある。

また、クランプバンド１５はステンレス等でなる金属製のもので、接続部材１６に各一端部分がそれぞれ回動可能に軸支された円弧状の第１のバンド部材１７ａと第２のバンド部材１７ｂを有し、第１のバンド部材１７ａの他端部分には、締結ボルト１８が回動可能に設けられた支持腕部１９を有し、締結ボルト１８には蝶ねじ２０が螺合されている。また第２のバンド部材１７ｂの他端部分には、締結時に締結ボルト１８が挿通する図示しないＵ字形状の切欠きを有する締結腕部２１が設けられている。さらに、第１のバンド部材１７ａと第２のバンド部材１７ｂの弧状の内面側には、締結時にフランジ部２，２のテーパー面８，８に係合、当接し、これらテーパー面８，８を押圧して締結するハ字形状断面の凹状テーパー部２２が形成されている。

そして、上記のように構成された２本のガラスライニング管１，１の締結は、次のように行われる。すなわち、先ず片方のガラスライニング管１のフランジ部２に設けられた金属フランジ４の突合せ面の凹溝７に、凸条１３が係合するようにガスケット１０を当接させ、続いて、他方のガラスライニング管１を、そのフランジ部２突合せ面の凹溝７がガスケット１０の他面側の凸条１３に係合するように位置合わせを行い、両ガラスライニング管１，１の管軸が一致するようにして保持する。

次に、両ガラスライニング管１，１のフランジ部２，２のテーパー面８，８に、第１のバンド部材１７ａと第２のバンド部材１７ｂのテーパー部２２，２２が係合するようにクランプバンド１５を取り付ける。そして、締結ボルト１８が第２のバンド部材１７ｂ締結腕部２１の切欠きを挿通するようにし、その後、蝶ねじ２０を締め込み、フランジ部２，２のテーパー面８，８をクランプバンド１５のテーパー部２２，２２で押圧し、フランジ部２，２の突合せ面にガスケット１０を密着させる。これにより、ガスケット１０の両面の第１の小凸条１４ａ，１４ａ、第２の小凸条１４ｂ，１４ｂが、フランジ部２，２の平坦なガラスリング６，６の突合せ面に圧接され、変形、密着して両ガラスライニング管１，１の接合部分の封止を行う。

このようにして接合したガラスライニング管１，１の継手構造によれば、フランジ部２突合せ面の凹溝７にガスケット１０の凸条１３が係合して、確実に適正位置に位置合わせすることができ、平端面としたガラスリング６の突合せ面にガスケット１０の第１の小凸条１４ａ、第２の小凸条１４ｂが圧接されることになる。そして、クランプバンド１５を用いていることで、簡単に着脱でき、解体や組み立てに手間がかからない。

またこの時、第１の小凸条１４ａ、第２の小凸条１４ｂのそれぞれの高さを、金属フランジ４に対するガラスリング６の凹入寸法の２倍以上としていることで確実に封止が行われ、また２条のうちの内周側の第２の小凸条１４ｂの高さを高くすることで、フランジ部２の外周部分をクランプバンド１５で締結した場合に締結力が及び難い内周側においても、十分に第２の小凸条１４ｂをガラスリング６の平坦な突合せ面に密着させることができ、例えばガラスライニング管１の口径が５０ｍｍのものでの環状凸部１４におけるシール面圧が３０ＭＰａ〜３５ＭＰａとなり、同径のフランジ式継手のシール面圧３０ＭＰａ〜３５ＭＰａと同等の面圧を得ることができる。このため、封止が確実なものとなって、例えば腐食性流体が管内を流通する場合でも、流体がガラスリング６部分で阻止されずに金属フランジ４の平端面に至り、腐食をまねいてしまうといったことが防止できる。

さらに、金属フランジ４に円環状の凹溝７を設けることで、ガスケット１０に設けた環状凸条１３を凹溝７に係合させて、フランジ部２間にガスケット１０を位置ずれなく配置することができると共に、より封止性、密着性を良くするために、金属フランジ４とガスケット１０の内側面を平坦な突合せ面とする際の加工が容易なものとすることができる。また凹溝７の断面形状を円弧状等の弧状とし、曲面形状とすることで、洗浄に際しては隅部まで簡単に洗浄することができ、溝内に残渣や流体が残ってしまうといった虞をなくすこができる。

また上記実施形態では２条の小凸条を環状凸部１４に設けてガスケット１０を構成したが、図４に示すガスケットの変形形態のようにしてもよい。図４において、ガスケット２３は、上記実施形態のガスケット１０と略同様のものであって、所定厚さの金属フランジ４と略同径の外径を有し、ガラスリング６の内径と略同径の内径を有する円環状のもので、所定の材質の芯材１１のガラスリング６と略同径の内周部分が所定材質の被覆材２４で覆われていて、被覆材２４の両面所定位置に環状凸部２５が設けられている。環状凸部２５は、凸条１３と同心円状の１条の半円形状断面を有し、金属フランジ４に対するガラスリング６の凹入寸法の２倍以上の突出高さを有する小凸条２５ａを設けて構成されている。このように構成したものでも、小凸条を２条設けたものよりも封止性は低いが、小凸条２５ａの突出高さを所要とする封止性能に応じて高くすることで、高い封止性能を得ることができる。

さらに、ガスケットの他の変形形態としては、図示しないがフランジ部２の内側面を平坦加工することで金属フランジ４よりガラスリング６が凹入した状態になるため、金属フランジ４と略同径の外径を有し、ガラスリング６の内径と略同径の内径を有する円環状のガスケットを、その外周側の面よりも内周側のガラスリング６の突合せ面に当接する面を、凹入寸法に合わせて所定幅で内外径に対し同心円状に突出させてなる環状凸部を設けるように構成したものでもよい。

また、上記のガスケット１０を間に設けてクランプバンド１５を用いて接合した２本のガラスライニング管１，１の締結について、その封止性を、ＪＩＳ Ｂ ８３６６‐２００３「圧力容器の構造−特性規格」における１１．７「漏れ試験」のｂ）「気密試験」に示された附属書１７（規定）「圧力容器の耐圧試験及び漏れ試験」の３．３「気密試験」にしたがい、０．３ＭＰａ、０．５ＭＰａ、１．０ＭＰａの３つの試験圧力により漏洩の有無を確認する漏れ試験により行った。この際、内部流体としては窒素ガスを使用し、締結部分に石鹸水をかけて、内部圧力を上昇させ、各試験圧力で一定時間（１０分間）保持し、発泡が確認されなければ漏洩はないものと判断した。

こうした漏れ試験における漏れ試験結果及び比較参考形態に係る漏れ試験結果は、図５及び図６に示す通りである。図５には、フランジ部２突合せ面に凹溝７が有り、凸条１３を有する場合におけるガスケット形状、材質等を変えた時の結果を示しており、また図６には、フランジ部２突合せ面に凹溝７が無く、凸条１３が無い場合におけるガスケット形状、材質等を変えた時の結果を同じく示している。「○」は漏れ無し、「×」は漏れ有りをそれぞれ示している。

なお、ガスケット形状は、凸条１３の有無それぞれの場合について、それぞれ次の４種類のものを用い、
ａ、ａ′：厚さ３ｍｍ、平板状
ｂ、ｂ′：厚さ２．４ｍｍ、１条の小凸条
（半径０．１ｍｍの半円形で、突出高さが０．１ｍｍ）
ｃ、ｃ′：厚さ２．４ｍｍ、１条の小凸条
（半径０．２ｍｍの半円形で、突出高さが０．２ｍｍ）
ｄ、ｄ′：厚さ２．４ｍｍ、２条の小凸条
（第１の小凸条１４ａ：半径０．２ｍｍの半円形で、突出高さが０．２ｍｍ）
（第２の小凸条１４ｂ：半径０．３ｍｍの半円形で、突出高さが０．３ｍｍ）
また、ガスケット材質及び硬さ（デュロメータ硬さ）は、凸条１３の有無に関係なく次の３種類のものとし、
イ：ノンアスベストジョイントシートにＰＴＦＥのシートを被覆したもの
硬さ Ａ８０〜Ａ９０
ロ：ＥＰＤＭにＰＴＦＥをコーティング・加圧加熱成形し一体密着したもの
硬さ Ａ６５〜Ａ７５
ハ： 三元系弗素ラバー、 硬さ Ａ６５〜Ａ７５
を用いた。

上記漏れ試験の結果によれば、本実施形態のガスケット１０に対応した試料の試験結果は、Ｎｏ．２８〜Ｎｏ．３６に示す通りで、０．３ＭＰａ、０．５ＭＰａ、１．０ＭＰａの３つの試験圧力のいずれにおいても、またいずれの材質においても漏れが無く、良好な封止性能であった。これに対し、平板状のものは、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９に示す通りで、材質「ハ」のもの以外漏れが有った。なお、材質「ハ」の三元系弗素ラバーは、全ての試料について漏れが無く、材質が有する固有の封止性能の良さからくるものと考えられるが、コストが他の材質のものに比して非常に高くて使途が限られ、汎用的でない。

また、変形形態で示した１条の小凸条２５ａを有するものについては、Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．２７に示す通りで、小凸条２５ａの突出高さを高くすることで３つの試験圧力のいずれにおいても漏れが無いものとなっている。なお、ガラスリング６の凹入寸法が０．０７ｍｍであったため、小凸条の突出高さが０．１ｍｍと低い試料Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１５（材質「ハ」のものは除く）では、漏れが生じた。またさらに、凸条１３の有無による差を見た場合、他は同じ形態を取るものであっても試験結果にばらつきが有る。これは、凸条１３の無いものではフランジ部２に対してガスケットを適正位置に配置することができず、十分な封止が行えなかったためと考えられる。

次に第２の実施形態を図７により説明する。図７は断面図である。なお、本実施形態は閉止フランジによってガラスライニング管の一端を閉止するものであって、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる本実施形態の構成について説明する。

図７において、３０は閉止フランジで、炭素鋼等の金属で椀形に形成された本体３１の開口端部外周に環状にフランジ３２を設けて構成されている。フランジ３２は、接合端面となる内側面の内周部分に、断面形状が略三角形状の段部５が全周にわたって形成されており、その段部５には、同じく断面形状が略三角形状のガラスリング６が本体３１に同軸に嵌め込まれている。また、フランジ３２には、その段部５より外方の内側面の外周部分に、金属面を削設することによって断面形状が弧状、例えば円弧状の所定深さを有する位置決め用の円環状の凹溝７が、フランジ３２の外縁に沿い本体３１と同中心となるように形成されている。さらにフランジ３２には、外側面の外周部分の全周にわたり、例えば約３０度の所定角度を有して縮径する本体３１と同中心の直円錐台の円錐面状をなすテーパー面８が形成されている。

そして、ガラスリング６が設けられた本体３１の内面には、ソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス等のガラスで形成されたガラスライニング層３３が、焼成炉で６００℃〜７００℃に加熱され、圧着されることによって全面に融着されて、本体３１、ガラスリング６、ガラスライニング層３３が一体化したものとなっている。さらにガラスライニング層３３が形成された後、フランジ３２の内側面と嵌め込まれたガラスリング６の内側面とが、砂磨回転研磨板等の平面研磨機を用い、突合せ接合時の密着性を高めるために平坦加工され、平坦な突合せ面となっている。この時、フランジ３２とガラスリング６の内側面は硬度差による研磨量の違いから、ガラスリング６の突合せ面がフランジ３２の突合せ面よりも０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍだけ凹入した状態になる。

そして、上記のように構成された閉止フランジ３０とガラスライニング管１の締結は、ガラスライニング管１，１同士の締結と同様に、閉止フランジ３０のガラスリング６が嵌め込まれたフランジ３２とガラスライニング管１のフランジ部２突合せ面の間に、ガスケット１０が適正位置になるよう配置して、クランプバンド１５を取り付けることによって行われる。

また、このようにして接合したガラスライニング管１の一端を閉止フランジ３０で閉止する継手構造においても、フランジ部２及びフランジ３２の突合せ面の凹溝７にガスケット１０の凸条１３が係合して、確実に適正位置に位置合わせすることができ、平坦面としたガラスリング６の突合せ面にガスケット１０の第１の小凸条１４ａ、第２の小凸条１４ｂがそれぞれ圧接されることになって、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に第３の実施形態を図８及び図９により説明する。図８は断面図であり、図９はガスケットの部分断面図である。なお、本実施形態はガスケットの形状を上記第１の実施形態と異ならせるものであって、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる本実施形態の構成について説明する。

図８及び図９において、ガラスライニング管４０の管端部分にフランジ部４１が設けられており、管端部分のフランジ部４１は、金属管本体３の管端部に、炭素鋼等の金属材料でなる円環状金属フランジ４２が溶接によって一体となるように固着されている。また金属フランジ４２は、接合端面となる内側面の内周部分に、断面形状が略三角形状の段部５が全周にわたって形成されており、その段部５には、同じく断面形状が略三角形状のガラスリング６が管本体３に同軸に嵌め込まれている。さらに金属フランジ４２には、内側面の外周部分に外周縁を削設することによって断面形状が矩形状の位置決め用の円環状切欠き溝４３が、金属フランジ４２の外縁に形成されている。またさらに金属フランジ４２には、外側面の外周部分の全周にわたり、例えば約３０度の所定角度を有して他端方向に向け縮径する管本体３と同中心の直円錐台の円錐面状をなすテーパー面８が形成されている。

そして、上記のように金属フランジ４２とガラスリング６が設けられた管本体３の管内周面の全面には、ガラス管が挿入して焼成炉で６００℃〜７００℃に加熱する等して融着されてなるガラスライニング層９が、管本体３、金属フランジ４２、ガラスリング６と一体化したものとなるように設けられており、さらにガラスライニング層９が形成された後、フランジ部４１の内側面が、砂磨回転研磨板等の平面研磨機を用い、突合せ接合時の密着性を高めるために平坦加工され、平坦な突合せ面となっている。この時、金属フランジ４２とガラスリング６の内側面は硬度差による研磨量の違いから、ガラスリング６の突合せ面が金属フランジ４２の突合せ面よりも０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍ凹入した状態になる。

また、４４は所定厚さ（例えば２ｍｍ〜４ｍｍ）の金属フランジ４２と略同径の外径を有し、ガラスリング６の内径と略同径の内径を有する円環状のガスケットで、第１の実施形態におけるものと同様、所定の材質、例えば芯材４５としてシリコンゴム、ＣＲ、ＮＢＲなどを用い、管内を流通する流体に接する可能性のある接液部のガラスリング６と略同径の内周部分を覆う被覆材１２としてＰＴＦＥ又はＰＦＡを用いて形成されている。すなわち、ガラスリング６の内側面と略同幅の封止有効幅が得られるように、被覆材１２が設けられている。なお、ガスケット４４の外径は、金属フランジ４２より大きく外周端からはみ出てしまう大きさであると、締結時にクランプバンド１５等と干渉して位置決めが確実に行えなくなり、締付け不良、封止不良をまねく虞があるため、金属フランジ４２と同径またはそれ以下の大きさとすることが好ましい。

そして、ガスケット４４の両面には、外周縁の切欠き溝４３に対応する芯材４５表面の位置に、切欠き溝４３に係合可能な断面形状が矩形状の所定高さ（例えば１．６ｍｍ）を有する位置決め用の環状凸条４６が突設されている。さらに内周部分の被覆材１２表面のガラスリング６の突合せ面に当接可能な位置には、凸条４６と同心円状の少なくとも１条の断面形状が弧状、例えば半円形状の小凸条でなる環状凸部１４が設けられており、環状凸部１４に小凸条が複数条設けられている場合には、内周側に突設されたものほど、その高さが高いものとなっている。環状凸部１４に設けられた第１の小凸条１４ａと第２の小凸条１４ｂは、互いに離間した位置に、それぞれの高さが金属フランジ４２の突合せ面に対してガラスリング６の突合せ面が凹入している凹入寸法の２倍以上となるように設けられていて、外周側の第１の小凸条１４ａの高さよりも、内周側の第２の小凸条１４ｂの高さが高いものとなっている。

そして、上記のように構成された２本のガラスライニング管４０，４０の締結は、次のように行われる。すなわち、先ず片方のガラスライニング管４０のフランジ部４１突合せ面の切欠き溝４３に、凸条４６が係合するようにガスケット４４を当接させ、続いて、他方のガラスライニング管４０を、そのフランジ部４１突合せ面の切欠き溝４３がガスケット４４の他面側の凸条４６に係合するように位置合わせを行い、両ガラスライニング管４０，４０の管軸が一致するようにして保持する。

次に、両ガラスライニング管４０，４０のフランジ部４１，４１のテーパー面８，８に、第１のバンド部材１７ａと第２のバンド部材１７ｂのテーパー部２２，２２が係合するようにクランプバンド１５を取り付ける。そして蝶ねじ２０を締め込み、フランジ部４１，４１のテーパー面８，８をクランプバンド１５のテーパー部２２，２２で押圧し、フランジ部４１，４１の突合せ面にガスケット４４を密着させる。これにより、ガスケット４４の両面の第１の小凸条１４ａ，１４ａ、第２の小凸条１４ｂ，１４ｂが、フランジ部４１，４１の平坦なガラスリング６，６の突合せ面に圧接され、変形して両ガラスライニング管４０，４０の接合部分の封止を行う。

このようにして接合したガラスライニング管４０，４０の継手構造によれば、フランジ部４１突合せ面の切欠き溝４３にガスケット４４の凸条４６が係合して、確実に適正位置に位置合わせすることができ、平坦面としたガラスリング６の突合せ面にガスケット４４の第１の小凸条１４ａ、第２の小凸条１４ｂが圧接されることになって、第１の実施形態と同様に確実に封止が行われる。また、封止もクランプバンド１５を用いた締結であることから簡単に着脱でき、解体や組み立てに手間がかからない。

なお、上記の実施形態においては、図１、図２に示したクランプバンド１５を用いて締結を行ったが、図１０に側面図で示すような変形形態のもので締結してもよい。図１０（ａ）に示すクランプバンド５０はステンレス等でなる金属製のもので、円弧状の第１のバンド部材５１ａと第２のバンド部材５１ｂを、第３のバンド部材５１ｃの両端に回動可能に軸支したものである。そして、第１のバンド部材５１ａの他端部分の支持腕部１９に回動可能に設けられた締結ボルト１８を、第２のバンド部材５１ｂの他端部分に設けられた締結腕部２１の図示しないＵ字形状の切欠きに挿通させ、締結ボルト１８に螺合された蝶ねじ２０を締めることで、各バンド部材５１ａ，５１ｂ，５１ｃの弧状の内面側に形成された凹状テーパー部２２が、例えば第１の実施形態におけるフランジ部２，２のテーパー面８，８に係合、当接し、これらテーパー面８，８を押圧して締結がなされる。

また図１０（ｂ）に示すクランプバンド５２はステンレス等でなる金属製の高圧用のもので、２つの略半円弧状のバンド部材５３，５３により構成されている。そして締結する場合には、例えば第１の実施形態におけるフランジ部２，２のテーパー面８，８に、バンド部材５３，５３の弧状の内面側に形成された凹状テーパー部２２を係合、当接し、バンド部材５３，５３の両端に張設された相対向する腕部５４同士を、それぞれ２組の固定用ボルト５５、ナット５６により締め付け、固定することで、テーパー面８，８がテーパー部２２により押圧され、締結がなされる。

本発明の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態におけるガスケットの部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るガスケットの変形形態を示す部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る漏れ試験結果を示す図である。 本発明の第１の実施形態の比較参考形態に係る漏れ試験結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるガスケットの部分断面図である。 本発明の実施形態に係るクランプバンドの変形形態の側面図である。 従来技術を示す断面図である。 従来技術を示す側面図である。

符号の説明

１，４０…ガラスライニング管
２，４１…フランジ部
３…管本体
４，４２…金属フランジ
５…段部
６…ガラスリング
７…凹溝
８…テーパー面
９，３３…ガラスライニング層
１０，２３，４４…ガスケット
１１，４５…芯材
１２，２４…被覆材
１３，４６…環状凸条
１４，２５…環状凸部
１４ａ…第１の小凸条
１４ｂ…第２の小凸条
１５，５０，５２…クランプバンド
２２…テーパー部
２５ａ…小凸条
３０…閉止フランジ
３１…本体
３２…フランジ
４３…切欠き溝

Claims (9)

1. 全内面にガラスを融着してなるガラスライニング管の管端部分に設けたフランジ部に、ガスケットを間に設けて接合部材を突き合わせ、前記フランジ部と前記接合部材をクランプバンドで締結したガラスライニング管の継手構造であって、前記フランジ部が、外側面にテーパー面を有して前記ガラスライニング管の管本体端部に溶着された円環状金属フランジと、この金属フランジの内側面の内周段部に同軸に嵌合されたガラスリングと、前記金属フランジの内側面の外周部分に同心円状に刻設された円環状凹溝と、前記金属フランジとガラスリングの内側面を同時に平面研磨して形成された突合せ面とを有すると共に、前記ガスケットが、前記金属フランジと略同径の外径であると共に、前記凹溝に係合するように突設された環状凸条と、前記ガラスリングの突合せ面に当接するよう前記凸条に対し同心円状に突設された環状凸部とを有していることを特徴とするガラスライニング管の継手構造。
2. 前記接合部材が、前記ガラスライニング管と同様に形成された第２のガラスライニング管であることを特徴とする請求項１記載のガラスライニング管の継手構造。
3. 前記接合部材が、前記ガラスライニング管の管端を閉塞する閉止フランジであることを特徴とする請求項１記載のガラスライニング管の継手構造。
4. 前記フランジ部の前記ガラスリングは、突合せ面が前記金属フランジの突合せ面よりも、突き合わせ方向に対し微小寸法だけ凹入していると共に、前記ガスケットの前記凸部の高さが、前記金属フランジに対し前記ガラスリングが凹入している凹入寸法の２倍以上の高さ寸法となっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のガラスライニング管の継手構造。
5. 前記凹溝の断面形状が、弧状であることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項４記載のガラスライニング管の継手構造。
6. 前記ガスケットは、接液部分がＰＴＦＥ、またはＰＦＡで形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のガラスライニング管の継手構造。
7. 前記ガスケットに突設された前記凸部が、同心円状に形成された複数の環状小凸条からなり、かつ前記小凸条は小径のものほど高さ寸法が大であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のガラスライニング管の継手構造。
8. 平坦端面間に挟持されて封止を行う円形平板状のガスケットであって、前記ガスケットの前記平坦端面に当接する面に、該ガスケットの外縁に対し同心円状に複数条の環状小凸条が互いに離間して突設されていると共に、前記環状小凸条が小径のものほど高さ寸法が大となっていることを特徴とするガスケット。
9. 前記平坦端面に刻設された位置決め用の環状凹溝に係合する環状凸条が、前記平坦端面に当接する面の前記環状小凸条より外周側部分に、同心円状に設けられていることを特徴とする請求項８記載のガスケット。

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